মাইক্রোব্লেজ প্রসেসর কি: আর্কিটেকচার, কাজ এবং এর প্রয়োগ

মাইক্রোব্লেজ প্রসেসরটি 2002 সালে নতুন এবং ক্রমবর্ধমান বাজারের চাহিদা মেটাতে বিভিন্ন জটিল বৈশিষ্ট্যকে একীভূত করার জন্য তৈরি করা হয়েছিল। সুতরাং, MicroBlaze প্রসেসর হল Xilinx-এর লো-এন্ড পোর্টফোলিওর মধ্যে একটি অপরিহার্য উপাদান যা আর্টিক্স®-7 ধারণ করে দ্রুত সিস্টেম ডেভেলপমেন্ট সক্ষম করে। FPGAs , Spartan®-6, Zynq®-7000 AP SoCs। এই প্রসেসরটি অত্যন্ত কনফিগারযোগ্য, তাই এটি FPGAs-এর মধ্যে এমবেডেড প্রসেসর বা মাইক্রোকন্ট্রোলার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং ARM Cortex-A9-এর উপর ভিত্তি করে Zynq-7000 AP SoCs-এ একটি সহ-প্রসেসর হিসাবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। এই নিবন্ধটি সম্পর্কে সংক্ষিপ্ত তথ্য দেয় মাইক্রোব্লেজ প্রসেসর - আর্কিটেকচার এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলির সাথে কাজ করা।

মাইক্রোব্লেজ প্রসেসর কি?

নরম মাইক্রোপ্রসেসর যা মূলত Xilinx-এর FPGA-এর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে সেটি মাইক্রোব্লেজ প্রসেসর নামে পরিচিত। এই প্রসেসরটি Xilinx-এর FPGAs-এর সাধারণ-উদ্দেশ্য মেমরি এবং লজিক ফ্যাব্রিকের মধ্যে সহজভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে। এই প্রসেসরটি RISC ভিত্তিক DLX আর্কিটেকচারের অনুরূপ এবং এতে একটি নমনীয় ইন্টারকানেক্ট সিস্টেম রয়েছে যাতে এটি বিভিন্ন এমবেডেড অ্যাপ্লিকেশন সমর্থন করে। মাইক্রোব্লেজের প্রধান I/O বাস এবং AXI আন্তঃসংযোগ হল একটি মেমরি-ম্যাপ করা লেনদেন বাস যা একটি মাস্টার-স্লেভ সুবিধা সহ।

MicroBlaze স্থানীয় মেমরি অ্যাক্সেস করতে একটি ডেডিকেটেড LMB বাস ব্যবহার করে এবং দ্রুত অন-চিপ স্টোরেজ প্রদান করে। এই প্রসেসরের অনেক অংশ ব্যবহারকারী কনফিগার করা যেতে পারে যেমন ক্যাশের আকার, পাইপলাইন মেমরি ম্যানেজমেন্ট ইউনিটের গভীরতা, এমবেডেড পেরিফেরাল এবং বাস ইন্টারফেস।

মাইক্রোব্লেজ বৈশিষ্ট্য

দ্য মাইক্রোব্লাজের বৈশিষ্ট্য e নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত. এটিতে 32টি সাধারণ উদ্দেশ্য রেজিস্টার রয়েছে।

• এটিতে 32-বিট নির্দেশনা শব্দ রয়েছে যার মধ্যে 2টি অ্যাড্রেসিং মোড এবং 3টি অপারেন্ড রয়েছে।
• ঠিকানা বাস 32-বিট.
• এটির 3 পর্যায়ের পাইপলাইন বা একটি 5-পর্যায়ের পাইপলাইন রয়েছে।
• একটি শিফটার সহ একটি ALU ব্লক ইউনিট।
• হার্ভার্ড আর্কিটেকচার 32-বিট ডেটা এবং ঠিকানা বাস অন্তর্ভুক্ত করে।
• ডেটা ইন্টারফেস এবং LMB বা স্থানীয় মেমরি বাস নির্দেশ।
• AX14 এবং AX14 স্ট্রিম ইন্টারফেস।
• ফ্লোটিং পয়েন্ট ইউনিট এবং মেমরি ম্যানেজমেন্ট ইউনিট।
• এটি লকস্টেপ সমর্থন করে।
• ডিবাগ এবং ট্রেস ইন্টারফেস।

মাইক্রোবেজ আর্কিটেকচার

মাইক্রোব্লেজ প্রসেসরের ব্লক ডায়াগ্রাম নীচে দেখানো হয়েছে। এই মাইক্রোব্লেজ প্রসেসরটি অত্যন্ত কাস্টমাইজযোগ্য এবং এটি 70টির উপরে ডিজাইনের বিকল্পগুলিকে সমর্থন করে। এই আর্কিটেকচারটি স্থায়ী হার্ডওয়্যার বৈশিষ্ট্যের পাশাপাশি নির্দেশনা বা ডেটা ক্যাশে, মেমরি ম্যানেজমেন্ট ইউনিট, ফ্লোটিং পয়েন্ট ইউনিট ইত্যাদির মতো কনফিগারযোগ্য বিকল্পগুলি দেখায়।

একটি এমবেডেড সিস্টেম একটি মাইক্রোব্লেজ প্রসেসরের চারপাশে একত্রিত হয় মূলত মাইক্রোব্লেজ সফট প্রসেসর কোর, অন-চিপ লোকাল মেমরি, স্ট্যান্ডার্ড বাস ইন্টারকানেক্টস, এবং ওপিবি পেরিফেরালস (অন-চিপ পেরিফেরাল বাস)। একটি মাইক্রোব্লেজ প্রসেসর সিস্টেম প্রধানত স্থানীয় মেমরি দ্বারা প্রসেসরের একটি কোর থেকে শুরু করে বেশ কয়েকটি মাইক্রোব্লেজ সহ একটি বড় সিস্টেম পর্যন্ত বিস্তৃত হয়। প্রসেসর , বাহ্যিক মেমরি এবং অনেক OPB পেরিফেরাল।

সফট প্রসেসর কোর

মাইক্রোব্লেজের নরম প্রসেসর কোর মাইক্রোব্লেজ এমবেডেড সিস্টেমের কেন্দ্রবিন্দু। এটি একটি খুব দ্রুত এবং দক্ষ 32-বিট RISC প্রসেসর যার নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

• নির্দেশ সেটটি অর্থোগোনাল।
• পৃথক ডেটা এবং নির্দেশ বাস।
• 32-বিট সাধারণ উদ্দেশ্য রেজিস্টার।
• এটিতে একটি ঐচ্ছিক সম্পূর্ণ 32-বিট ব্যারেল শিফটার রয়েছে।
• OCM বা অন-চিপ মেমরি এবং IBM-এর ইন্ডাস্ট্রি-স্ট্যান্ডার্ড OPB (অন-চিপ পেরিফেরাল বাস) করার জন্য অন্তর্নির্মিত ইন্টারফেস।

Virtex-II এর মধ্যে বাস্তবায়ন এবং পরবর্তী ডিভাইসগুলি হার্ডওয়্যারের সংখ্যা বৃদ্ধিকে সমর্থন করে।

অন-চিপ স্থানীয় মেমরি

সিঙ্ক্রোনাস মেমরি হল একটি স্থানীয় মেমরি যা প্রধানত অন-চিপ ব্লক র‌্যামের অনুমতি দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়।

স্ট্যান্ডার্ড বাস ইন্টারকানেক্ট

নির্দেশ ও ডেটা সাইডে বাস ইন্টারফেসগুলির মধ্যে রয়েছে স্থানীয় মেমরির একটি ইন্টারফেস যাকে বলা হয় এলএমবি (লোকাল মেমোরি বাস) এবং আইবিএম-এর অন-চিপ পেরিফেরাল বাসের একটি ইন্টারফেস। তাই আমরা এমন সিস্টেম ডিজাইন করতে পারি যা কঠোরভাবে হার্ভার্ড আর্কিটেকচারের সাথে লেগে থাকে, অন্যথায়, সংস্থানগুলি ভাগ করার জন্য, আমরা একটি বাস আর্বিটারের মাধ্যমে সমন্বয়ের মধ্যে একটি একক OPB ব্যবহার করতে পারি।

স্থানীয় মেমরি বাস অন-চিপ ব্লক র‌্যামের জন্য নিশ্চিত একক-সাইকেল এন্ট্রি দেয়। এটি একটি অত্যন্ত দক্ষ, সহজ, এবং একক-মাস্টার বাস প্রোটোকল এবং এটি দ্রুত স্থানীয় মেমরি ইন্টারফেস করার জন্য উপযুক্ত। OPB বা অন-চিপ পেরিফেরাল বাস হল একটি 32-বিট ব্রড মাল্টি-মাস্টার বাস যা মাইক্রোব্লেজ প্রসেসরের মূলে পেরিফেরিয়াল এবং বাহ্যিক মেমরি একত্রিত করার জন্য উপযুক্ত।

অন-চিপ পেরিফেরাল বাস পেরিফেরাল

মাইক্রোব্লেজ হার্ডওয়্যার সিস্টেমটি ওয়াচডগ টাইমার বা টাইমবেস, সাধারণ উদ্দেশ্য টাইমার বা কাউন্টার, আইসি (ইন্টারপ্ট কন্ট্রোলার), বিভিন্ন কন্ট্রোলার যেমন SRAM, ফ্ল্যাশ মেমরি, ZBT মেমরি, BRAM, DDR, SDRAM, UART Lite এর মতো বিভিন্ন ফাংশন প্রদানের জন্য OPB পেরিফেরাল দ্বারা সম্পন্ন হয়। , SPI, I2C, সাধারণ উদ্দেশ্য I/O, UART 16450/550 এবং ইথারনেট 10/100 MAC। উপরন্তু, আমরা প্রধানত কাস্টম ফাংশনের জন্য পেরিফেরাল যোগ ও সংজ্ঞায়িত করতে পারি, অন্যথায়, FPGA-তে বিদ্যমান একটি ডিজাইনে একটি ইন্টারফেস।

মাইক্রোব্লেজ নির্দেশনা সেট

মাইক্রোব্লেজ নির্দেশনা সেট হল পাটিগণিত, যুক্তিবিদ্যা, শাখা, লোড/স্টোর এবং অন্যান্য। সমস্ত নির্দেশের আকার নির্দিষ্ট করা আছে। অপারেন্ড হিসাবে সর্বাধিক 3টি-রেজিস্টার দেওয়া যেতে পারে। মাইক্রোব্লেজে দুটি নির্দেশ বিন্যাস টাইপ এ এবং টাইপ বি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যা নীচে দেখানো হয়েছে।

টাইপ A নির্দেশ বিন্যাস প্রধানত রেজিস্টার-রেজিস্টার নির্দেশাবলীর জন্য ব্যবহৃত হয়। তাই এতে opcode, একক গন্তব্য এবং দুটি উৎস নিবন্ধন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। টাইপ বি নির্দেশনা বিন্যাসটি প্রধানত রেজিস্টার-তাত্ক্ষণিক নির্দেশাবলীর জন্য ব্যবহৃত হয় যার মধ্যে রয়েছে অপকোড, একক গন্তব্য এবং একক উত্স রেজিস্টার। এবং একটি 16-বিট তাত্ক্ষণিক মূল্যের উত্স।

উপরের দুটি নির্দেশনা বিন্যাসে, opcode হল একটি অপারেশন কোড, Rd হল একটি গন্তব্য রেজিস্টার যা 5-বিট দিয়ে এনকোড করা হয়, Ra & Rb হল সোর্স রেজিস্টার যেখানে প্রতিটি 5-বিট দিয়ে এনকোড করা হয় এবং ইমিডিয়েট হল একটি 16-বিট মান।

পাটিগণিত নির্দেশাবলী

টাইপ এ এবং টাইপ বি গাণিতিক নির্দেশাবলী নীচে দেওয়া হল।

এ ক্যাটাগরী

টাইপ বি

লজিক নির্দেশাবলী

টাইপ এ এবং টাইপ বি লজিক নির্দেশাবলী নীচে দেওয়া হল।

এ ক্যাটাগরী

টাইপ বি

শাখা নির্দেশাবলী- শর্তহীন

প্রোগ্রাম কাউন্টার রেজিস্টার পরিবর্তন করুন

শাখা নির্দেশাবলী- শর্তহীন1

একটি শর্ত সন্তুষ্ট হলে প্রোগ্রাম কাউন্টার রেজিস্টার পরিবর্তন করুন

শাখা নির্দেশাবলী- শর্তহীন2

একটি শর্ত সন্তুষ্ট হলে প্রোগ্রাম কাউন্টার রেজিস্টার পরিবর্তন করুন

লোড/স্টোর নির্দেশাবলী - টাইপ A

টাইপ বি

অন্যান্য নির্দেশাবলী

নিবন্ধন করে

মাইক্রোব্লেজ প্রসেসরের আর্কিটেকচার সম্পূর্ণ অর্থোগোনাল যার মধ্যে 32-বিট সাধারণ উদ্দেশ্য রেজিস্টার এবং 32-বিট বিশেষ উদ্দেশ্য রেজিস্টার যেমন প্রোগ্রাম কাউন্টার এবং মেশিন স্ট্যাটাস রেজিস্টার রয়েছে।

পাইপলাইন আর্কিটেকচার

MicroBlaze একটি 3-পর্যায়ের পাইপলাইন আর্কিটেকচার ব্যবহার করে যার মধ্যে আনয়ন, ডিকোড এবং সম্পূর্ণ স্টেজ রয়েছে। স্বয়ংক্রিয়ভাবে, ডেটা ফরওয়ার্ডিং, শাখা এবং পাইপলাইন স্টল হার্ডওয়্যারের মধ্যে নির্ধারিত হয়।

লোড বা স্টোর আর্কিটেকচার

মাইক্রোব্লেজ তিনটি ডেটা সাইজ 8 বিট (বাইট), 16 বিট (হাফওয়ার্ড) এবং 32 বিট (শব্দ) এ মেমরি সমর্থন করে। সুতরাং, মেমরি অ্যাক্সেস সবসময় ডাটা আকার সারিবদ্ধ হয়. এটি একটি বিগ-এন্ডিয়ান প্রসেসর যা একবার মেমরি অ্যাক্সেস করার সময় বিগ-এন্ডিয়ান ঠিকানার পাশাপাশি লেবেল কনভেনশন ব্যবহার করে।

বাধা দেয়

একবার একটি ইন্টারাপ্ট সঞ্চালিত হলে, এই প্রসেসর ভেক্টর অ্যাড্রেসকে বাধা দেওয়ার জন্য ব্রাঞ্চিংয়ের মাধ্যমে ইন্টারাপ্ট রিকোয়েস্ট পরিচালনা করার জন্য বর্তমান এক্সিকিউশন শেষ করবে এবং নির্দেশনা অ্যাড্রেসটি সঞ্চয় করবে যা কার্যকর করা দরকার। এই প্রসেসরটি MSR (মেশিন স্ট্যাটাস রেজিস্টার) এর মধ্যে IE (ইন্টারপ্ট সক্ষম) ফ্ল্যাগ সাফ করে ভবিষ্যতের বাধাগুলি বন্ধ করবে।

মাইক্রোব্লেজ কিভাবে কাজ করে?

মাইক্রোব্লেজ প্রসেসরটি 32-বিট বাস প্রস্থকে সমর্থন করে এবং এই প্রসেসর কোরটি একটি RISC-ভিত্তিক ইঞ্জিন যা মেমরি এবং ডেটা অ্যাক্সেসের জন্য পৃথক নির্দেশের মাধ্যমে 32-বিট LUT র‌্যামের উপর ভিত্তি করে একটি রেজিস্টার ফাইল অন্তর্ভুক্ত করে।
এই প্রসেসরটি কেবল অন-চিপ ব্লকর্যাম এবং বাহ্যিক মেমরি উভয়কেই সমর্থন করে। আইবিএম পাওয়ারপিসির অনুরূপ; সমস্ত পেরিফেরাল একই রকম CoreConnect OPB বাস ব্যবহার করে; প্রসেসরের পেরিফেরালগুলি Virtex-II প্রো-তে পাওয়ারপিসির সাথে ভালভাবে মিলে যায়।

মাইক্রোব্লেজ প্রসেসর মেমরি, পেরিফেরাল এবং ইন্টারফেস বৈশিষ্ট্যগুলির সংমিশ্রণ বেছে নেওয়ার জন্য সম্পূর্ণ নমনীয়তা প্রদান করে যা আপনাকে কম খরচে একটি একক FPGA-তে প্রয়োজনীয় সুনির্দিষ্ট সিস্টেম সরবরাহ করবে।

পার্থক্য B/W মাইক্রোব্লেজ বনাম Risc-V

দ্য MicroBlaze এবং RISC v এর মধ্যে পার্থক্য নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.

মাইক্রোব্লেজ সুবিধা

দ্য মাইক্রোব্লেজের সুবিধা নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.

• এটা অর্থনৈতিক।
• এটি অত্যন্ত কনফিগারযোগ্য।
• ARM এর তুলনায় এর পারফরম্যান্স অনেক বেশি।
• এটি একটি এমবেডেড ডেভেলপমেন্ট কিট দ্বারা সমর্থিত।
• এটি একটি নরম মাইক্রোপ্রসেসর মূল.
• আপনার অ্যাপ্লিকেশনটি দ্রুত সাজাতে সাহায্য করার জন্য, এই প্রসেসরটিতে তিনটি নির্দিষ্ট কনফিগারেশন রয়েছে যা সুপরিচিত প্রসেসর ক্লাস মাইক্রোকন্ট্রোলার, রিয়েল-টাইম এবং অ্যাপ্লিকেশন প্রসেসরের সাথে সম্পর্কিত।

মাইক্রোব্লেজ অ্যাপ্লিকেশন

দ্য মাইক্রোব্লেজের অ্যাপ্লিকেশন নিম্নলিখিত অন্তর্ভুক্ত.

• এই প্রসেসরটি শিল্প, স্বয়ংচালিত, চিকিৎসা এবং ভোক্তা ইত্যাদির মতো বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।
• মাইক্রোব্লেজের অ্যাপ্লিকেশনগুলি সফ্টওয়্যার ভিত্তিক সাধারণ স্টেট মেশিন থেকে শুরু করে এমবেডেড অ্যাপ্লিকেশন বা ইন্টারনেট-ভিত্তিক যন্ত্রপাতিগুলিতে ব্যবহৃত জটিল নিয়ন্ত্রক পর্যন্ত বিস্তৃত।
• এটি শিল্প নিয়ন্ত্রণ, অফিস অটোমেশন এবং স্বয়ংচালিত এম্বেডেড অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে।
• মাইক্রোব্লেজ মাঝারি-স্কেল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ফিট করার জন্য পেরিফেরালগুলির একটি বড় সেটের সাথে যোগাযোগ করতে সক্ষম।
• এই প্রসেসরের নরম প্রকৃতি এটিকে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কাস্টমাইজযোগ্য করে তোলে যেখানে ডিজাইনাররা চিকিৎসা, স্বয়ংচালিত, শিল্প এবং নিরাপত্তা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মূল্য এবং কর্মক্ষমতা লক্ষ্য পূরণের জন্য আকারের বৈশিষ্ট্যগুলি বিনিময় করতে পারে।

এইভাবে, এই সব সম্পর্কে মাইক্রোব্লেজের একটি ওভারভিউ প্রসেসর এটি একটি সম্পূর্ণ বৈশিষ্ট্যযুক্ত, 32-বিট প্রোগ্রামেবল RISC সফট প্রসেসর কোর। এই প্রসেসরটি বিভিন্ন ক্ষেত্রে যেমন ভোক্তা, চিকিৎসা, শিল্প, স্বয়ংচালিত এবং যোগাযোগ পরিকাঠামো বাজারের মধ্যে বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। এটি অত্যন্ত কনফিগারযোগ্য, তাই এফপিজিএ-এর মধ্যে এমবেডেড প্রসেসর বা মাইক্রোকন্ট্রোলার হিসাবে ব্যবহার করা হয় অন্যথায় এআরএম-এর জন্য একটি সহ-প্রসেসরের মতো। এখানে আপনার জন্য একটি প্রশ্ন, FPGA কি?